JPH05230489A - 塑性加工用潤滑剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】加工性を向上させて、加工製品の表面状態を良
好に仕上げ、かつ加工工具の寿命を延長させることがで
き、かつ洗浄性にも優れた、圧延、絞り、引き抜き、し
ごき、冷間鍛造等の各種の塑性加工に使用される潤滑剤
を提供する。 【構成】（Ａ）アクリル酸およびこの誘導体で炭素数５
〜１６の化合物、（Ｂ）α位にエポキシ構造を有する炭
素数５〜１６の化合物、（Ｃ）α位に三重結合を有する
炭素数５〜１６の化合物、（Ｄ）ビニルエーテル誘導体
で炭素数４〜１８の化合物、および（Ｅ）脂肪酸ビニル
で炭素数４〜１８の化合物、のうちの少なくとも１種の
化合物を含む。また、ＨＬＢ８〜１２の界面活性剤を
０．０１〜１０重量％配合していてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塑性加工用潤滑剤に関
し、特に、圧延、絞り、引き抜き、しごき、あるいは冷
間鍛造等の塑性加工において、加工性を向上させて、加
工製品の表面状態を良好に仕上げ、かつ加工工具の寿命
を延長させることができるとともに、洗浄性にも優れた
塑性加工用潤滑剤に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】塑性加
工油は、従来から、鉱油や合成系炭化水素油に、アルコ
ール類、脂肪酸類、脂肪酸エステル類等の油性剤や極圧
剤を配合することによって、加工性を維持してきた。

【０００３】しかし、この種の従来の塑性加工油では、
加工性が不充分であつて生産性を高めることができない
上、上記の油性剤や極圧剤等の添加により、加工部分の
脱脂や防錆面で様々な不都合があった。特に、近年、オ
ゾン層の破壊、地球の温暖化というような地球規模の環
境破壊が大きな問題となっており、このような背景の中
で、フロン等の洗浄剤の使用削減の目的から、洗浄性改
善をめざした塑性加工油の要求が台頭してきている。

【０００４】本発明は、このような実情下において、ア
ルミニウム、銅、黄銅、その他の金属あるいは合金の圧
延、絞り、引き抜き、しごき、冷間鍛造、その他各種の
塑性加工における加工性を向上させて、加工製品の表面
状態を良好に仕上げ、しかも加工工具の寿命をも延長さ
せることができるとともに、洗浄性にも優れた塑性加工
用潤滑剤を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、α位が修飾さ
れた特定の化合物を用いることにより、これらの要求に
充分応えることのできる優れた性能を備えた塑性加工用
潤滑油剤が得られることを見出し、本発明を完成するに
至った。

【０００６】すなわち本発明は、（Ａ）アクリル酸およ
びこの誘導体で炭素数５〜１６の化合物、（Ｂ）α位に
エポキシ構造を有する炭素数５〜１６の化合物、（Ｃ）
α位に三重結合を有する炭素数５〜１６の化合物、
（Ｄ）ビニルエーテル誘導体で炭素数４〜１８の化合
物、および（Ｅ）脂肪酸ビニルで炭素数４〜１８の化合
物、の中から選ばれる少なくとも１種の化合物を含有し
てなることを特徴とする塑性加工用潤滑剤を要旨とす
る。

【０００７】また、本発明の塑性加工用潤滑剤は、ＨＬ
Ｂ（Ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｅ−Ｌｉｐｏｐｈｉｌｅ Ｂａ
ｌａｎｃｅ）値が８〜１２の界面活性剤を０．０１〜１
０重量％配合してなることをも特徴とする。

【０００８】本発明において、上記の（Ａ）〜（Ｅ）成
分の全てがα位が修飾された化合物であって、これら各
成分の炭素数がそれぞれ上記より少ないものでは、加工
性すなわち潤滑性が不足して適当でなく、逆に上記より
多いものでは、沸点が高くなり、蒸発性、洗浄性が悪
く、しかも入手も困難である。本発明においては、沸点
が約３００℃以下のものが好ましい。上記（Ａ）〜
（Ｅ）各成分の好ましい炭素数は、（Ａ）〜（Ｃ）成分
では、８〜１５、さらに好ましくは１１〜１５、（Ｄ）
〜（Ｅ）成分では、７〜１７、さらに好ましくは１０〜
１６である。

【０００９】これらのα位が修飾された化合物である各
成分の具体例としては、次のようなものが挙げられる。 （Ａ）成分としては、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリ
ル酸ｎ−デシル、アクリル酸ｎ−ドデシル等が挙げられ
る。 （Ｂ）成分としては、１，２−エポキシｎ−オクタン、
１，２−エポキシｎ−デカン、１，２−エポキシｎ−ド
デカン、１，２−エポキシｎ−テトラデカン等が挙げら
れる。 （Ｃ）成分としては、１−オクチン、１−デシン、１−
ドデシン、１−テトラデシン等が挙げられる。 （Ｄ）成分としては、ビニルｎ−オクチルエーテル、ビ
ニルｎ−デシルエーテル、ビニルｎ−ドデシルエーテ
ル、ビニルｎ−テトラデシルエーテル等が挙げられる。 （Ｅ）成分としては、ｎ−オクタン酸ビニル、ｎ−デカ
ン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、パルミチン酸ビニル等
が挙げられる。 あるいは、これらの混合物などを挙げることができる。

【００１０】本発明においては、これら（Ａ）〜（Ｅ）
の各成分は、それぞれ単独で、あるいは（Ａ）〜（Ｅ）
各成分のうちの２種以上を混合して、あるいは例えば
（Ａ）成分の１種以上と（Ｂ）成分の１種以上とを混合
して等のように異なる成分同士の１種以上を混合して使
用することもできる。

【００１１】以上のようなα位が修飾された化合物であ
る（Ａ）〜（Ｅ）成分の少なくとも１種の化合物の配合
量は、少なすぎると効果がなく、前述のような優れた性
質を有する塑性加工用潤滑剤にはならず、逆に多すぎて
も効果は飽和してしまい不経済であるため、本発明で
は、塑性加工用潤滑剤全量に対して、０．５〜８０重量
％、好ましくは１〜５０重量％の割合で配合するのが適
している。

【００１２】また、上記のようなα位が修飾された化合
物である（Ａ）〜（Ｅ）成分の少なくとも１種とともに
配合される界面活性剤は、周知の通りＨＬＢ値が高いと
親水性が増加増し、低いと親油性が増加する。本発明で
は、これらの親水性および親油性に加えて上記（Ａ）〜
（Ｅ）成分あるいは後述する基油に対する溶解性の点か
ら、ＨＬＢ８〜１２、好ましくは９．５〜１０．５の界
面活性剤を使用する。

【００１３】本発明においては、上記範囲のＨＬＢ値を
示す界面活性剤であればどのようなものを使用してもよ
いが、好ましくは非イオン系の界面活性剤が適してい
る。具体的には、ポリオキシエチレン（以下、“ＰＯ
Ｅ”と記す）ラウリン酸エステル，ＰＯＥステアリン酸
エステル，ＰＯＥオレイン酸エステル，ＰＯＥミリスチ
ン酸エステル，ＰＯＥパルミチン酸エステル，ＰＯＥヒ
ドロキシステアリン酸エステル等のＰＯＥ脂肪酸エステ
ル類、ＰＯＥラウリルアミン，ＰＯＥステアリルアミン
等のＰＯＥアルキルアミン類、ＰＯＥソルビタンラウリ
ン酸エステル，ＰＯＥソルビタンステアリン酸エステ
ル，ＰＯＥソルビタンオレイン酸エステル等のＰＯＥソ
ルビタン脂肪酸エステル類、ＰＯＥラウリルアルコー
ル，ＰＯＥオレイルアルコール，ＰＯＥマッ香アルコー
ル等のＰＯＥ高級アルコール類、ＰＯＥオクチルフェノ
ール等のＰＯＥアルキルフェノール類、ＰＯＥ多価アル
コール脂肪酸（部分）エステル類、ＰＯＥジエタノール
アミン等が挙げられる。これらは、単独で、あるいは２
種以上を混合して使用することができる。

【００１４】上記のような界面活性剤の配合量は、少な
すぎれば、本発明の塑性加工用潤滑剤を親水性にせず、
後述する作用を良好に発現しない。逆に、多すぎれば、
本発明の塑性加工用潤滑剤の蒸発後の残留分が多くな
り、洗浄性に悪影響を及ぼす。従って、本発明では、塑
性加工用潤滑剤全量に対して、０．０１〜１０重量％、
好ましくは０．１〜３重量％とするのが適している。

【００１５】また、上記のようなα位が修飾された化合
物である（Ａ）〜（Ｅ）成分の少なくとも１種ととも
に、あるいはこれと上記のようなＨＬＢ値を有する界面
活性剤とともに、本発明の塑性加工用潤滑剤を構成する
成分としては、鉱油、合成油等からなる基油、あるいは
水を挙げることができる。

【００１６】上記の基油としては、通常は４０℃におけ
る動粘度が０．５〜５００ｃｓｔ、特に０．５〜３０ｃ
ｔｓのものが好適に用いられる。このうち鉱油として
は、種々のものをあげることができ、例えば、パラフィ
ン系原油、中間系原油、あるいはナフテン系原油を、常
圧蒸留して得られる留出油、あるいは常圧蒸留の残渣油
を減圧蒸留して得られる留出油、またはこれらを常法に
したがって精製することによって得られる精製油、例え
ば、溶剤精製油、水素化精製油、脱ロウ処理油、白土処
理油等を挙げることができる。合成油としては、イソパ
ラフィン、低分子量ポリブテン、ポリ−α−オレフィン
などを用いることができる。

【００１７】上記のような基油の代わりに水を用いる
と、エマルジョンおよびソリュブル型の潤滑油剤とな
り、本発明では、これを用いることもできる。

【００１８】さらに、本発明の塑性加工用潤滑油剤に
は、各種のアルコール類、脂肪酸類、エステル類、ジエ
ステル類、多価エステル類、油脂類、硫化油脂類、硫化
エステル類、硫化オレフィン、塩素化パラフィン、リン
酸エステル、亜リン酸エステル、ジチオリン酸塩（ジチ
オリン酸亜鉛、ジチオリン酸モリブデン等）、ジチオカ
ルバミン酸塩（ジチオカルバミン酸モリブデン等）など
の公知の油性剤や極圧剤を添加することができ、また各
種公知の乳化剤、防錆剤、腐食防止剤、消泡剤などを適
宣添加することもできる。

【００１９】上記の油性剤や極圧剤の配合量は、特に制
限はないが、本発明の塑性加工用潤滑剤に対し、５０重
量％以下の割合とすればよい。また、乳化剤、防錆剤、
腐食防止剤、消泡剤などの添加剤の配合割合は、同じく
本発明の塑性加工用潤滑剤に対し、２０重量％以下とす
ればよい。これらが多すぎると、蒸発性が悪くなり、洗
浄性の改善にならない。

【００２０】

【作用】本発明では、α位が修飾された化合物である
（Ａ）〜（Ｅ）の各成分のうちの１種以上、あるいはこ
れにＨＬＢ値が８〜１２の界面活性剤が加わったもの
が、圧延、絞り、引き抜き、しごき、冷間鍛造、その他
の塑性加工において、加工性を向上させて、加工製品の
表面状態を良好にし、加工工具の寿命を延長させるとと
もに、優れた洗浄性を発現する作用をなす。

【００２１】また、上記の界面活性剤は、次のような作
用をもなす。すなわち、近年の各種の金属あるいは合金
製の製品（例えば、アルミニウム製フィン等）は、シリ
カ系コーティング材，水ガラス系コーティング材，有機
系コーティング材等により親水性処理されているものが
ある。この場合、水を基油とする塑性加工用潤滑剤を用
いて塑性加工された製品は、該潤滑剤が製品の表面に残
存したとしても、該製品の稼働時（アルミニウム製フィ
ンで言えば、ラジエーター稼働時）に、該製品の表面に
水滴が付くようなことはない。

【００２２】しかし、鉱油あるいは合成油を基油とした
塑性加工用潤滑剤を用いて塑性加工された製品は、該潤
滑剤が製品の表面に残存すると、該製品の稼働時に、該
製品表面に水滴が付き、種々の弊害を誘発する（アルミ
ニウム製フィンで言えば、表面に付着した水滴が大きく
成長して通風抵抗を大きくし、通気性を妨害して冷却効
率を低下させる）。

【００２３】これに対し、上記の塑性加工用潤滑剤に界
面活性剤が配合されていれば、製品の表面に該界面活性
剤による親水性の膜が形成されるため、該製品の表面の
濡れ性が良好となり、付着した水滴は製品の表面に広が
り、水膜となって、弊害を誘発することはない（アルミ
ニウム製フィンで言えば、通風抵抗を大きくすることが
ないため、冷却効率を低下させることはない）。

【００２４】

【実施例】先ず、表１〜表３に示す組成により本発明の
塑性加工用潤滑剤（実施例１〜１２）を調製し、また表
４に示す組成により比較のための塑性加工用潤滑剤（比
較例１〜４）を調製した。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】

【表３】

【００２８】

【表４】

【００２９】次いで、上記の本発明塑性加工用潤滑剤お
よび比較塑性加工用潤滑剤について、加工性の評価とし
てプレス性を表５に示す条件により評価した。この結果
を、表６〜８に示す。

【００３０】

【表５】

【００３１】

【表６】

【００３２】

【表７】

【００３３】

【表８】

【００３４】また、上記の本発明塑性加工用潤滑剤およ
び比較塑性加工用潤滑剤について、洗浄性の評価として
蒸発性を次の要領にて評価した。この結果を、表９に示
す。

【００３５】《蒸発性の評価要領》直径９．５ｃｍのシ
ャーレに、これら各潤滑剤３ｇを入れ、室温（２０〜２
５℃）にて２４時間後の蒸発量を測定した。

【００３６】

【表９】

【００３７】表６〜８から明らかなように、実施例１〜
１２の本発明の塑性加工用潤滑剤を使用した場合は、い
ずれも加工製品の表面状態は良好であったのに対し、比
較例２〜４の塑性加工用潤滑剤を使用した場合は、加工
製品（本例では、アルミニウムフィン）表面の平面に対
して縦方向（すなわち、板厚方向）のキズが生じてい
た。

【００３８】また、実施例１〜１２の本発明の塑性加工
用潤滑剤を使用した場合には、いずれも加工工具（本例
では、アルミニウムフィン成形専用のプレス機）の金型
への被加工材（本例では、ＪＩＳＡ１１００材）の凝着
がないか、あっても僅かであり、加工工具の寿命延長を
も充分図ることができるのに対し、比較例２，４の塑性
加工用潤滑剤を使用した場合は、被加工材の金型への凝
着が多く、加工工具の寿命が短いことが判る。

【００３９】さらに、表９から明らかなように、実施例
１〜１１の本発明の塑性加工用潤滑剤は、いずれも蒸発
量が多く、言い換えれば蒸発残渣が少なく、洗浄性に優
れているのに対し、比較例１，３の塑性加工用潤滑剤
は、蒸発量が極めて少なく、言い換えれば蒸発残渣が極
めて多く、洗浄性が極めて悪いことが判る。なお、水を
基材とする実施例１２の本発明の塑性加工用潤滑剤は、
上記の条件では蒸発しなかった。

【００４０】そして、比較例１の塑性加工用潤滑剤は、
加工製品の表面状態は良好であり、加工工具の寿命延長
は確保できるが、洗浄性が悪く、比較例３の塑性加工用
潤滑剤は、加工工具の寿命延長は確保できるが、加工製
品の表面状態および洗浄性が悪いことが判る。

【００４１】また、製品のアルミニウムフィン（水ガラ
スコーティング材で処理したもの）につき、図１に示す
通風抵抗測定装置を用いて、通風抵抗を測定した。すな
わち、製品アルミニウムフィンを、図１中のフィンコア
部にセットし、表１０に示す条件の乾き空気を１時間送
風後、同表に示す条件の湿り空気を１時間送風すること
を１サイクルとして、乾・湿サイクルを数回繰り返し、
所定サイクル毎に通風抵抗を測定した。この通風抵抗の
測定は、表１０に示す条件の乾き空気と湿り空気とをそ
れぞれ送風し、乾き空気送風時の通風抵抗と湿り空気送
風時の通風抵抗とを測定し、両者の比率で示した（この
比率が大きい程、通風抵抗が大きい）。なお、通風抵抗
測定時の風速は、図１のフィンコア部前面において１．
０ｍ／秒とした。

【００４２】

【表１０】

【００４３】測定結果は、図２に示す通りであった。図
２において、界面活性剤を配合している実施例６〜８の
塑性加工用潤滑剤を使用して加工したアルミニウムフィ
ンを用いた場合は、領域α内の通風抵抗を示したのに対
し、界面活性剤を配合していない他の実施例の塑性加工
用潤滑剤を使用して加工したアルミニウムフィンを用い
た場合は、領域β内の通風抵抗を示しており、界面活性
剤を配合する場合は、界面活性剤を配合しない場合に比
して、通風抵抗においてやや優れた効果を示すことが判
る。

【００４４】

【発明の効果】本発明の塑性加工用潤滑剤によれば、各
種の金属あるいは合金の絞り、打抜き、その他の各種の
塑性加工の際に、工具寿命の延長、加工製品の表面品質
の向上等の加工性が向上するとともに、洗浄性が著しく
改善され、蒸発性の優れた試料油を用いた場合には、完
全に洗浄工程を省略できるという利点もある。従って、
本発明の塑性加工用潤滑剤は、各種金属や合金の絞りを
はじめとする塑性加工の際の金属加工油剤として幅広
く、かつ有効に利用され、環境対策にもつながる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の塑性加工用潤滑剤を使用して加工され
た製品フィンの通風抵抗を測定した際に使用した装置を
説明するための図である。

【図２】図１に示す装置を使用して測定した結果を示す
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｍ 127:02 129:18 129:16 129:76） Ｃ１０Ｎ 30:04 40:24 Ａ 8217−4Ｈ Ｚ 8217−4Ｈ (72)発明者 岩宮 保雄 埼玉県幸手市権現堂1134−２ 株式会社コ スモ総合研究所研究開発センター内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）アクリル酸およびこの誘導体で炭
   素数５〜１６の化合物、（Ｂ）α位にエポキシ構造を有
   する炭素数５〜１６の化合物、（Ｃ）α位に三重結合を
   有する炭素数５〜１６の化合物、（Ｄ）ビニルエーテル
   誘導体で炭素数４〜１８の化合物、および（Ｅ）脂肪酸
   ビニルで炭素数４〜１８の化合物、の中から選ばれる少
   なくとも１種の化合物を含有してなることを特徴とする
   塑性加工用潤滑剤。
2. 【請求項２】 ＨＬＢ８〜１２の界面活性剤を０．０１
   〜１０重量％配合してなることを特徴とする請求項１記
   載の塑性加工用潤滑剤。